MSP430F單片機設計的超低功耗電子溫度計方案

4 軟件設計

4.1 電源管理軟件的低功耗設計

要想最大效率地利用電池的能量，延長便攜式儀表的電池使用壽命，除了選擇低電壓低功耗器件為硬件基礎外，還必須編制具有靈活的電源管理軟件，具體措施如下：

(1)由于微處理器內(nèi)部的基本模塊都有各自的電源開關，只有在使用時才打開。因此，進行溫度采樣時，可通過軟件啟動定時器Timer_a，開始捕獲;采樣結(jié)束時，再通過軟件關閉定時器，禁止捕獲;

(2)由于溫度屬時慢變參數(shù)，因此，溫度的采集應采用定時中斷方式。即在CPU初始化后立即進入低功耗模式，等待中斷。定時器中斷將再次喚醒CPU進行溫度采集和數(shù)據(jù)處理，并將此時的溫度值存人FLASH Ram中，處理完畢后，CPU再次進入低功耗模式;

(3)對CPU狀態(tài)進行智能化管理。MSP430單片機具有LMPO～LMP4等5種低功耗模式(LMP的序號越高，該模式下的功耗越低)。不采集溫度時，可使CPU處于低功耗模式LMP3(V為3 V，f為32768 Hz)，該模式下的工作電流小于2μA。從低功耗模式到工作模式的轉(zhuǎn)換時間小于6μs。

(4)為了降低電流消耗，可在溫度檢測電路里用3根I/O口線.并使其平時均處于高阻態(tài)，而在數(shù)據(jù)采集過程中，再通過CPU將相應的口線切換到輸出狀態(tài)。

4.2軟件程序

本系統(tǒng)軟件由主程序、定時中斷服務程序和一系列子程序組成。主程序用于完成單片機的初始化以及等待中斷。定時中斷服務程序包括測量用的定時充電程序、數(shù)據(jù)處理子程序以及放電時間測量程序等。其放電時間測量程序流程圖如圖3所示。被測電阻的測量精度取決于放電時間的測量周期數(shù)，例如，當所需分辨率為10位時，可設置計數(shù)器的最大值為1024個測量周期。

MSP430的工作模式可通過模塊的智能化運行管理軟件和CPU的優(yōu)化狀態(tài)組合來支持超低功耗的各種要求。主要是使系統(tǒng)中的單片機工作時處于激活模式，工作間隙則將其設定為低功耗模式，以降低系統(tǒng)功耗。

5 系統(tǒng)測試

5.1測試方法

根據(jù)環(huán)境要求，對本系統(tǒng)的測試可反復在不同溫度環(huán)境中進行，同時根據(jù)數(shù)據(jù)誤差調(diào)整軟件和硬件來進行校準。溫度可采用按度對照校準的方法來測量。

5.2誤差分析

本測試所使用的儀器包括計算機、EZ430編程器、示波器、精密數(shù)字電流表、數(shù)字萬用表、溫度計和秒表等。

在超低功耗的實現(xiàn)上，可采用極低功耗的組件，并控制漏電流的產(chǎn)生。使微處理器工作在較低頻率和使用待機模式，并可優(yōu)化軟件運行，以使整機功耗完全達到最低。

6 結(jié)束語

本電路的優(yōu)點是分辨率高、功耗低。整個電路的特點是外圍組件和可調(diào)組件少，工作穩(wěn)定可靠。該系統(tǒng)設計思想對超低功耗、微型便攜式的智能化檢測儀表的研究和開發(fā)具有一定的參考價值。